在 TCP 中，滑动窗口是一个非常重要的概念，因为是以它为基础来进行流控和拥塞控制。
- 流量控制，根据接收端可接受的数据大小调整发送速率
- 拥塞控制，根据网络拥堵状态调整发送速率
流量控制
发送端
发送端的结构如下：
发送端的结构由如下几部分组成：
- 已发送且已收到 ack
- 已发送但还没收到 ack
- 可发送还未发送部分，也称为可用窗口
- 不可发送部分
发送端窗口大小 = 已发送未 ACK + 可以发送部分。
假设发送方接收到 ack 14，那么窗口会整体右移 1，并同时发送 18。可用窗口变为 19 ~ 22。如下图所示：
接收端
接收端的结构如下：
它包括三部分：
- 接收已确认部分。
- 等待被接收的数据，也就是接收窗口。若到来的数据包不是所期望的，则先缓存着。
- 不可接收部分
接收方窗口大小根据缓冲区大小、被应用层读取的数据、期待收到的数据大小动态变化。
// 缓冲区大小 - 待读数据大小
rwnd = maxRecvBuffer - (nextExpected - lastRead - 1)
当接收到期望的数据时，接收窗口可整体右滑。但是如果应用程序读取数据较慢，那么接收窗口会慢慢变小。
比如上图中缓冲区大小为 8，下一期望收到的字节为 19，被程序读取的最后一字节为 14，那么接收窗口 = 8 - (19 - 14 - 1) = 4。
-
假设接收端收到了期望的数据 19，且 15 被读取，那么窗口变为如下：
接收窗口整体右移，大小保持不变。
-
假设接收端收到了期望的数据 19，但 15 未被应用程序读取，那么窗口变为如下：
接收窗口左边界右移，但右边界不变，因此窗口会变小，大小变为 3。
拥塞控制
拥塞控制主要是根据当前网络状态来调整拥塞窗口 cwnd，并结合接收窗口 rwnd，取其最小值，即 wnd = min(cwnd, rwnd)，来调整发送端的速率，主要包括如下几个算法：
- 慢启动，slow start。
- 达到慢启动阈值 ssthresh，进入拥塞避免阶段，congestion avoidance。
- 超时重传，Retransmission Time Out。
- 快速恢复，Fast Recovery。
其中发送端需要满足如下条件，即已发送尚未确认包的长度小于窗口大小，也就是可用窗口 > 0。
lastSendByte - lastAckedByte <= wnd
慢启动
为了避免在一开始发送数据时就将带宽占满，采用了慢启动的方式指数级增长 cwnd 大小。
假设初始 cwnd = 1 mss，在收到一个 ack，cwnd += 1，变为 2；
此时，可发送 2 mss，再次收到 2 个 ack 后，cwnd += 2，变为 4；
此时，可发送 4 mss，再次收到 4 个 ack 后，cwnd += 4，变为 8；
...
如此，每次都翻倍增长。
拥塞避免
但是指数级的增长会以非常快的速度达到一个值，有可能会超过网络带宽，这样单方面增加窗口大小就无意义。因此在达到慢启动阈值后 ssthresh，会进入拥塞避免阶段。
在收到 1 个 ack 后，窗口大小增加 1/cwnd。在经过 1 RTT 后，窗口大小 + 1。以线性方式缓慢增长。
cwnd += 1/cwnd
为什么经过 1 RTT 后，cwnd 会加 1 呢？因为 tcp 会一次性发送 cwnd 个数据，在收到这些数据的所有 ack 时，经过了 1 RTT 的时间。
超时重传
当发送端处于超时重传的情况下时，说明网络拥塞有点严重，因此它采用比较激进的方式，将 cwnd 直接降为 1，ssthresh 减半，再进行慢启动的过程。
ssthresh = cwnd /2
cwnd = 1
快速恢复
由于超时重传的处理会导致发送速率断崖式的下降，而在收到 3 个重复的 ack 时，说明网络环境还不是太差，也不必采用太激进的措施。此时发送端会进入快速重传的阶段，对于 cwnd 的处理会采取快速恢复的方式。
当收到 3 个重复的 ack 时，发送端将阈值和窗口更新如下。然后会重传重复的 ack 对应的数据包。
cwnd /= 2
ssthresh = cwnd
在上面数据的基础上，快速恢复算法如下：
-
首先，
cwnd += 3，表示收到了 3 个重复 ack。 -
重传重复 ack 对应的数据包。
-
再次收到重复的 ack，
cwnd += 1。 -
收到新的 ack，
cwnd = ssthresh，进入拥塞避免。
可结合如下图理解：
流程如下：
- 当第一次重复收到 ack6 时，发送端进入快速重传阶段，此时窗口不变；
- 当第三次重复收到 ack6 时，更新窗口大小，并重传数据包。
- 接下来会有 2 次收到重复的 ack6，
cwnd += 1。 - 最后收到新的 ack12，cwnd 更新为 ssthresh，进入拥塞避免。
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